大學(xué)物理實驗緒論73188128

大學(xué)物理實驗緒論課一、物理實驗的地位和作用歷史上每次重大的技術(shù)革命都起源于物理學(xué)的發(fā)展熱力學(xué)、分子物理學(xué)的發(fā)展使人類進入蒸氣機時代電磁學(xué)的發(fā)展使人類跨入電氣化時代原子物理學(xué)、量子力學(xué)的發(fā)展，促進了以半導(dǎo)體、原子核、激光和電子計算技術(shù)為標志的新技術(shù)革命物理學(xué)從本質(zhì)上說是一門實驗科學(xué)。一切物理概念的確立、物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)、物理理論的建立，都必須以嚴格的物理實驗為基礎(chǔ)；理論是否正確，又必須通過實驗和生產(chǎn)實踐來檢驗。伽利略的斜面實驗首先引入科學(xué)的實驗方法托馬斯·揚雙縫干涉實驗光的波動說赫茲實驗驗證電磁波的存在黑體輻射實驗促使普朗克引出量子的概念光電效應(yīng)和康普頓實驗光的粒子性物理實驗在物理學(xué)自身發(fā)展過程中有著重要作用，同時在推動各自然科學(xué)、工程技術(shù)的發(fā)展中也有著不可替代的作用?？茖W(xué)實驗離不開科學(xué)理論的指導(dǎo)，實驗和理論是不可分的。因此我們要處理好實驗和理論的關(guān)系，既重視科學(xué)實驗，又重視科學(xué)理論。二、大學(xué)物理實驗課的目的和任務(wù)1、學(xué)習(xí)和掌握物理實驗的基本知識2、培養(yǎng)與提高學(xué)生的科學(xué)實驗?zāi)芰?、培養(yǎng)與提高學(xué)生的科學(xué)實驗素養(yǎng)自學(xué)能力、動手能力、分析判斷能力、書面表達能力、設(shè)計制作能力實事求是、理論聯(lián)系實際的作風認真嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度不斷探索、勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神團結(jié)協(xié)作、遵守紀律、愛護公物的優(yōu)良品德三、物理實驗課的基本程序1、預(yù)習(xí)——寫好預(yù)習(xí)報告2、進行實驗操作3、撰寫實驗報告：課本第3頁實驗名稱、實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗儀器及型號、實驗內(nèi)容及步驟、預(yù)習(xí)思考題不急于動手，先對照書本熟悉儀器，弄清楚儀器的使用方法、注意事項實驗前要在計算機上進行實驗預(yù)習(xí)檢測原始數(shù)據(jù)記錄、不確定度的計算、結(jié)果表達式、誤差原因分析四、測量及其分類1、定義：借助儀器將待測量和規(guī)定的標準量進行比 較來確定其倍數(shù)的過程例：用物理天平測量某物體的質(zhì)量為65.42g數(shù)值：65.42單位：g2、分類：有不同的分類方法按測量方法分直接測量：天平稱質(zhì)量間接測量：圓柱按測量條件和過程分等精度測量不等精度測量五、誤差及其分類1、誤差的概念真值測量值絕對誤差相對誤差問題：和可以計算出來嗎？2、誤差的分類按性質(zhì)和來源分A、系統(tǒng)誤差：在同一條件下多次測量同一量時，誤差的符號和絕對值保持恒定；或在該測量條件改變時，按某一確定規(guī)律變化的誤差。（1）儀器誤差：由儀器的精度、缺陷或不完善造成例：天平兩臂不等長、千分尺的零點不準（2）原理、方法誤差：實驗理論的不完善造成例：伏安法測內(nèi)阻、（3）觀測者誤差：由觀測者本人生理、心理特點及固有習(xí)慣所造成的誤差。系統(tǒng)誤差可以加以修正B、隨機誤差：在相同的實際測量條件下多次測量同一物理量時，誤差的絕對值和符號的變化，時大時小、時正時負，以不可預(yù)定方式變化的誤差稱為隨機誤差或偶然誤差。（1）外界偶然因素的干擾和影響氣流的擾動、溫度的起伏、電壓的波動、電磁波的干擾（2）實驗者的技術(shù)水平和感覺器官分辨能力的限制隨機誤差的特點：（1）單峰性：絕對值小的誤差比絕對值大的誤差出現(xiàn)的概率大（2）對稱性：絕對值相等的正負誤差出現(xiàn)的概率相等（3）抵償性：（4）有界性：極大的正誤差和極小的負誤差出現(xiàn)的概率極小。P(△x）△x圖1高斯誤差分布曲線六、直接測量結(jié)果的表示和總的不確定度的估計1、算術(shù)平均值——最佳真值由抵償性可知殘差：標準偏差：計算器2、不確定度由于誤差的存在而對被測量值不能肯定的程度，是對被測量的真值所處的量值范圍的評定。多次重復(fù)測量用統(tǒng)計方法算出的分量用其它方法估計出的分量總的不確定度3、直接測量結(jié)果的表示表示多次測量結(jié)果的平均值或單次測量值結(jié)果表達式意義：表示被測量的真值在上述范圍之外的概率很小兩種情況：（1）無理論值（2）有理論值或公認值4、A類不確定度的估計N>5時N≤5時5、B類不確定度的估計游標卡尺6、總的不確定度的估計N>5時N≤5時N=1時七、間接測量結(jié)果的計算和不確定度的合成1、間接測量結(jié)果的計算為彼此獨立的直接測量量分別為的算術(shù)平均值間接測量結(jié)果錯誤的計算方法2、間接測量不確定度的合成N>5時和差積商八、有效數(shù)字N≤5時，也可采用下面兩個公式1、定義：有效數(shù)字一般由若干個準確數(shù)字和末一位估讀數(shù)字組成。2、科學(xué)記數(shù)法時的有效數(shù)字：以的有效數(shù)字位數(shù)為準九、物理實驗常用的數(shù)據(jù)處理方法1、列表法（最好在實驗之前預(yù)習(xí)時就設(shè)計好表格）B、物理量的名稱、單位（包括量綱）應(yīng)寫在標題欄內(nèi)，單位不要和數(shù)據(jù)記在一起C、應(yīng)注意測量數(shù)據(jù)的有效數(shù)字，不能隨意涂改D、表格力求簡單明了，并注明實驗日期、實驗條件及儀器型號A、表的名稱要注明2、作圖法（用坐標紙）A、選擇合適的坐標分度值和最小坐標值，以便作出的圖線大體上能充滿全圖，布局美觀、合理。B、標明坐標軸。橫坐標，縱坐標是什么物理量、符號、單位、坐標軸分度值。C、先標點后連線。D、寫明圖特征。截距、斜率